ES3054075T3

ES3054075T3 - A method of manufacturing a wind turbine rotor blade connection part having a joining surface

Info

Publication number: ES3054075T3
Application number: ES21802710T
Authority: ES
Inventors: Flemming Sørensen
Original assignee: Nordex Blade Tech Centre Aps; Nordex Blade Technology Centre ApS
Current assignee: Nordex Blade Tech Centre Aps; Nordex Blade Technology Centre ApS
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2026-01-29
Anticipated expiration: 2041-11-03
Also published as: FI4126515T3; EP3995688A1; WO2022096497A1; DK4126515T3; MX2023002099A; PL4126515T3; EP4126515A1; EP4126515B1

Abstract

Un método para fabricar una pieza de conexión de pala de rotor de turbina eólica que tiene una superficie de unión, comprendiendo el método los siguientes pasos: - proporcionar un molde, - colocar una primera capa de fibras de refuerzo en el molde, - proporcionar un marcador de posición que comprende un extremo frontal y una dirección longitudinal, - posicionar el marcador de posición en el molde encima de la primera capa de fibras de refuerzo de modo que el extremo frontal esté dispuesto en la superficie de unión, - incrustar la primera capa de fibras de refuerzo y el marcador de posición en un material de matriz, - curar el material de matriz, de modo que el marcador de posición esté incrustado en un material compuesto fibroso, - retirar la pieza de conexión de pala de rotor de turbina eólica del molde, - en donde el marcador de posición es removible del material compuesto fibroso, de modo que en la posición del marcador de posición se puede formar una cavidad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Un método de fabricación de una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica que tiene una superficie de unión La invención se refiere a un método de fabricación de una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica que tiene una superficie de unión y a una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica.

[0003] La parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica es una parte prefabricada adaptada para integrarse en una parte de pala de rotor de turbina eólica, tal como, por ejemplo, un miembro de carcasa de pala de rotor de turbina eólica o una longarina de pala de rotor de turbina eólica. El miembro de carcasa de pala de rotor de turbina eólica puede ser una media carcasa de pala de rotor de turbina eólica o una sección longitudinal de una pala de rotor de turbina eólica. Para conectar una parte de pala de rotor de turbina eólica a un buje de rotor de turbina eólica, así como para conectar diferentes partes de pala de rotor de turbina eólica, en particular secciones longitudinales de las mismas, entre sí, se conoce la fijación de al menos un elemento de unión, en particular un perno o un manguito, en la parte de pala de rotor de turbina eólica. Con este fin, se conoce la fabricación primero de la parte de pala de rotor de turbina eólica de un material compuesto fibroso y, a continuación, perforar un orificio en la superficie de unión. En una tercera etapa, se puede insertar un elemento de unión y sujetarlo en el orificio.

[0004] Siguiendo este enfoque, el documento EP 3150848 A1 describe un método de fabricación de una parte de pala de rotor de turbina eólica. De acuerdo con el método conocido, se forma un laminado con protuberancias circulares. A continuación, los alojamientos se mecanizan en una superficie de unión del laminado y los elementos de unión se fijan en los alojamientos con un adhesivo.

[0005] Como alternativa, se conoce la integración de los elementos de unión cuando se forma el material compuesto fibroso en un molde de fabricación. De esta manera, se puede mantener la integridad de las fibras de refuerzo, ya que no es necesario formar ningún orificio en el material compuesto. Los documentos WO 2004/110862 A1 y EP 2358997 B1 describen ejemplos de palas de rotor de turbinas eólicas con elementos de unión integrados en una estructura laminada.

[0006] Del documento EP 2647494 B1 se conoce un método para fabricar una sección longitudinal de una pala de rotor de turbina eólica usando un así denominado laminado de unión. El laminado de unión es una parte de conexión prefabricada que comprende elementos de unión. Se usa como preforma cuando se fabrica la sección longitudinal de una pala de rotor de turbina eólica.

[0007] Del documento DE 102005047959 B4 se conoce un método de fabricación de una pala de rotor de turbina eólica con un orificio pasante. Las fibras de refuerzo de una estera de fibras se reorganizan de manera que se crea una región sin fibras. En esta región, se puede colocar un cuerpo antes de incrustar las fibras de refuerzo en un material de matriz. Posteriormente, el cuerpo puede retirarse o proporcionarse con un orificio, de modo que se forme un orificio pasante.

[0008] A partir del documento DE 10 2013 109 995 B4 se conoce un método para fabricar un componente de material compuesto fibroso con un orificio pasante. Las fibras de refuerzo de una estera de fibras se reorganizan de manera que se crea una región sin fibras. En esta región, se coloca un marcador de posición antes del curado de un material de matriz. Después de que el material de matriz se haya curado, se perfora el marcador de posición para formar un orificio pasante.

[0009] A partir del documento GB 2569297 A, se conoce un método para reemplazar un casquillo radicular comprometido de una pala de turbina eólica.

[0010] A partir del documento WO 2012/140039 A2, se conoce una pala de turbina eólica que tiene una región radicular de un material compuesto reforzado con fibras metálicas. La región radicular comprende orificios con roscas interiores para conectarse a un buje de pala de rotor de turbina eólica. En una realización, los orificios con roscas interiores se forman retirando los núcleos del molde del material compuesto.

[0011] Un objeto de la invención es proporcionar un método para fabricar una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica que tenga una superficie de unión, y una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica, en donde la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica permita un anclaje simple y fiable de un elemento de unión.

[0012] Este objeto se resuelve mediante el método de fabricación de una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica que tiene una superficie de unión de la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se describen aspectos de la invención.

[0013] El método de la reivindicación 1 se define en la reivindicación adjunta.

[0014] La parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica está diseñada para usarse como conexión radicular de pala de rotor de turbina eólica a un buje de un rotor de turbina eólica o como conexión de un segmento de pala de rotor de turbina eólica a otro segmento de pala de rotor. La fijación de la pala de rotor de turbina eólica al buje o de los segmentos de pala de rotor de turbina eólica entre sí se puede realizar mediante manguitos con un orificio roscado y pernos. Estos elementos de unión se anclan en la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica cuando el marcador de posición incrustado en el laminado compuesto de la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica se retira y se sustituye por un elemento de unión. La dirección longitudinal del marcador de posición de la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica puede corresponder a una dirección longitudinal de la parte de conexión de pala de turbina eólica y, en última instancia, a una dirección longitudinal de la pala de turbina eólica para la que se usa la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica. La superficie de unión puede disponerse sustancialmente perpendicular a la dirección longitudinal del marcador de posición y/o de la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica.

[0015] La forma y el tamaño del molde dependen del tipo de parte de pala de rotor de turbina eólica en la que se integrará la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica. El molde puede tener una superficie de formación en la que se forma la superficie de unión de la parte de pala de rotor de turbina eólica. Puede tener otra superficie de formación que corresponda a una superficie aerodinámica de la parte de pala de rotor de turbina eólica. Se puede usar un molde abierto o un molde cerrado.

[0016] La primera capa de fibras de refuerzo puede comprender cualquier tipo de fibra adecuado, por ejemplo fibras de vidrio o fibras de carbono, o una mezcla de estas, también en combinación con cualquier otro tipo de fibra. La colocación de la primera capa de fibras de refuerzo en el molde se puede hacer de cualquier manera adecuada, en particular en al menos una capa inferior dispuesta debajo de las esteras de fibra del marcador de posición de cualquier tipo adecuado, se pueden usar mechas de fibra o, si se desea, estructuras prefabricadas más grandes que incluyan la primera capa. El marcador de posición puede tener cualquier forma adecuada, por ejemplo cilíndrica o cónica, de modo que se corresponda con la forma de un elemento de unión por el que se sustituirá el marcador de posición.

[0017] El marcador de posición se coloca en el molde de manera que el extremo frontal esté dispuesto en la superficie de unión. Con este fin, una superficie de formación del molde correspondiente a la superficie de unión puede tener un medio de posicionamiento para colocar el marcador de posición. Por ejemplo, el marcador de posición puede tener un orificio roscado y el molde puede tener una brida con un orificio pasante, de modo que el marcador de posición pueda mantenerse en su lugar con un perno guiado a través del orificio pasante y atornillado en el orificio roscado del marcador de posición. Como alternativa o adicionalmente, el marcador de posición puede mantenerse en su lugar por medio de otros elementos colocados dentro del molde, en particular mediante la primera capa de fibras de refuerzo y/o mediante núcleos de espuma colocados dentro del molde.

[0018] El marcador de posición se coloca en el molde encima de la primera capa de fibras de refuerzo. Esto significa que el marcador de posición está dispuesto en un lado interior de la primera capa. El marcador de posición puede disponerse en contacto directo con la primera capa, pero también es posible colocar cualquier otro material entre la primera capa y el marcador de posición, en particular cualquier número de capas adicionales de material de refuerzo o material de núcleo. La dirección longitudinal del marcador de posición puede disponerse paralela a un plano (tangente) de la primera capa.

[0019] La primera capa de fibras de refuerzo y el marcador de posición (y posiblemente cualquier otra capa de fibras o materiales de refuerzo colocada en el molde) están incrustados en un material de matriz. El material de matriz puede ser una resina de poliéster o epoxi, por ejemplo. Se puede aplicar mediante cualquier técnica adecuada, por ejemplo, infusión al vacío. También se puede aplicar a mano, como en las técnicas tradicionales de colocación manual, o mediante el uso de materiales de fibra preimpregnados (prepregs).

[0020] Después de que el material de matriz se haya curado, la primera capa de fibras de refuerzo y cualquier otro material colocado dentro del molde y el material de matriz curado forman un material compuesto fibroso en el que se incrusta el marcador de posición. Para una buena transferencia de carga, la primera capa de fibras de refuerzo o una parte de la misma se puede colocar cerca del marcador de posición.

[0021] No es necesario ejecutar las etapas del método en el orden dado. En particular, la etapa de retirar la parte de pala de rotor de turbina eólica del molde se puede llevar a cabo tan pronto como el material de matriz se haya curado al menos parcialmente, sin importar si el marcador de posición sigue en su lugar o ya se ha sustituido por un elemento de unión, como se describirá con mayor detalle a continuación.

[0022] Una ventaja de la invención es que es particularmente fácil integrar un elemento de unión en la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica retirando el marcador de posición y sustituyéndolo por el elemento de unión. Con este fin, el marcador de posición puede simplemente retirarse del material compuesto fibroso. Si se desea, esto se puede hacer, por ejemplo, perforando el marcador de posición. Con este fin, el marcador de posición puede consistir en un material relativamente blando, tal como un material de espuma, en particular un material de espuma con celdas cerradas, o de cualquier otro material que pueda eliminarse fácilmente mediante cualquier otro proceso destructivo. Como alternativa, el marcador de posición puede ser extraíble en una sola pieza, en particular tirando del marcador de posición para extraerlo del material compuesto fibroso. Con este fin, el marcador de posición puede tener una superficie no adhesiva. Por ejemplo, el marcador de posición puede comprender un material de PTFE (politetrafluoroetileno) o cualquier otro material que tenga las características superficiales correspondientes.

[0023] Una vez que se ha retirado el marcador de posición, la disposición del material compuesto fibroso tiene en cuenta la posición de los elementos de unión, en particular porque la primera capa de fibras de refuerzo se coloca adyacente al elemento de unión, de modo que se puede establecer una conexión estable. Además, la estructura fibrosa del material compuesto fibroso permanece intacta y no es necesario dañar ninguna de las fibras de refuerzo, como es el caso de los materiales compuestos fibrosos sólidos en los que se perfora un orificio para un elemento de unión.

[0024] Otra ventaja es que la integración del elemento de unión en la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica se puede llevar a cabo en un proceso separado y bien controlado, si se desea después de haber retirado la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica del molde o una parte de pala de rotor de turbina eólica en la que la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica se ha integrado desde un molde de fabricación. Esto reduce el tiempo del ciclo del molde, lo que conduce a una mayor cantidad de palas de rotor de turbinas eólicas, segmentos de palas de rotor o partes de conexión de palas de rotor prefabricadas fabricadas en el molde.

[0025] La parte de pala de rotor de turbina eólica puede estar provista de cualquier número de marcadores de posición, por ejemplo, con solo uno, dos, tres o más de tres marcadores de posición. Cada uno de los marcadores de posición está incrustado en el material compuesto fibroso y es extraíble del material compuesto fibroso.

[0026] Según un aspecto, el marcador de posición comprende un núcleo alargado y una capa exterior, en donde la capa exterior está adaptada de manera que el núcleo pueda extraerse del material compuesto fibroso. En particular, la extracción del núcleo se puede hacer en una dirección hacia el extremo frontal del marcador de posición, fuera de la superficie de unión. La capa exterior limita la fuerza de tracción requerida para extraer el núcleo a un nivel aceptable, de modo que el marcador de posición pueda extraerse del material compuesto fibroso sin dañar significativamente el núcleo o el material compuesto fibroso. La capa exterior está diseñada de manera que no se forme una unión estable entre el material de matriz y el núcleo del marcador de posición cuando se cura el material de matriz.

[0027] Según un aspecto, el marcador de posición comprende un extremo distal alejado del extremo frontal, y el material compuesto fibroso cubre el extremo distal. El marcador de posición puede estar incrustado en el material compuesto fibroso en todas las direcciones, excepto en el lado de su extremo frontal. Una cavidad que quede en el material compuesto fibroso después de haber retirado el marcador de posición/el núcleo tendrá, por lo tanto, superficies laterales sólidas y una parte inferior cerrada. Esto facilita una unión óptima con un elemento de unión que se inserta posteriormente en la cavidad.

[0028] Según un aspecto, la capa exterior comprende un agente de liberación. En particular, la capa exterior puede consistir en el agente de liberación, que simplemente se aplica a una superficie exterior del núcleo. El agente de liberación evita que se forme una unión fuerte entre el material de matriz y el núcleo. Como alternativa, la capa exterior puede estar formada por una superficie exterior del propio núcleo, siempre que las propiedades de esta superficie sean tales que no se forme una unión estable con el material de matriz. Alternativamente, la capa exterior puede ser una capa depeel ply(chapa desprendible), que se puede retirar simultáneamente al extraer el núcleo del material compuesto fibroso o después. Tras retirar lapeel ply(chapa desprendible), las paredes interiores del orificio están listas para unirse a un elemento de unión.

[0029] Según un aspecto, la capa exterior comprende un material de sacrificio, en particular un material de espuma. El material de espuma puede tener celdas abiertas o celdas cerradas. Al extraer el núcleo del material compuesto fibroso, el material de sacrificio se destruirá. Una parte del material de sacrificio puede permanecer unida al material compuesto fibroso, mientras que otra parte del material de sacrificio puede extraerse del material compuesto fibroso junto con el núcleo. Un material de espuma con celdas cerradas es una elección adecuada porque el material de matriz (líquido) no penetrará en la capa exterior de dicho material de espuma, mientras que la estabilidad interna del material de espuma es lo suficientemente baja como para que la capa pueda desgarrarse al aplicar suficiente fuerza de tracción. Alternativamente, el material de sacrificio puede ser soluble en agua u otros líquidos. En este caso, el material de sacrificio se puede poner en contacto con el agua o el líquido, que, por ejemplo, se puede infundir a través de aberturas en el núcleo. Para retirar el marcador de posición, la capa exterior del material de sacrificio puede debilitarse o eliminarse al menos parcialmente mediante la aplicación de un disolvente adecuado, en particular antes de extraer el núcleo del material fibroso.

[0030] Según un aspecto, el núcleo es un núcleo de metal sólido, en particular un núcleo de aluminio sólido. Un núcleo de metal sólido es lo suficientemente resistente como para que pueda usarse muchas veces. El uso de aluminio es particularmente ventajoso debido a su gran coeficiente de expansión térmica. Cuando se cura el material de matriz, la parte estará normalmente a una temperatura elevada. Al enfriarse, el núcleo se encogerá, de modo que pueda extraerse del material compuesto fibroso con mayor facilidad. Esto es particularmente cierto en combinación con una capa exterior que consiste esencialmente en un agente de liberación. Otro metal adecuado para el núcleo sólido es el acero.

[0031] Según un aspecto, el núcleo comprende en el extremo frontal una abertura para sujetar una herramienta de tracción al núcleo. En particular, la abertura puede comprender un orificio roscado. Por medio de una herramienta de tracción correspondiente, es particularmente fácil extraer el núcleo. En una realización preferida, la abertura que tiene el orificio roscado es la misma abertura que se usa para fijar el marcador de posición al molde. Alternativamente, al incrustar el marcador de posición en el material de matriz, es una opción cerrar la abertura del núcleo, por ejemplo, con un tapón. Después de que el material de matriz se haya curado, la abertura se puede volver a abrir, de modo que se pueda aplicar la herramienta de tracción.

[0032] Según un aspecto, el método comprende la siguiente etapa adicional:

[0033] • envolver el marcador de posición en una capa circunferencial de fibras de refuerzo.

[0034] En particular, el marcador de posición puede envolverse en la capa circunferencial antes de colocar el marcador de posición en el molde. Si se desea, se puede envolver más de una capa de fibras de refuerzo alrededor del marcador de posición.

[0035] Según un aspecto, el método comprende la siguiente etapa adicional:

[0036] • colocar una segunda capa de fibras de refuerzo en el molde encima del marcador de posición, en donde la segunda capa de fibras de refuerzo está incrustada en el material de matriz.

[0037] La segunda capa de fibras de refuerzo se puede aplicar en forma de esteras de fibra con las fibras de refuerzo alineadas en cualquier dirección deseada. Al usar las capas superior e inferior tal como se describe, se puede obtener una parte compacta y estable, con los marcadores de posición mantenidos de forma segura entre las distintas capas de fibra.

[0038] Según un aspecto, la primera capa de fibras de refuerzo, la segunda capa de fibras de refuerzo y/o la capa circunferencial de fibras de refuerzo comprenden o consisten en fibras de refuerzo sustancialmente alineadas con la dirección longitudinal del marcador de posición. Una capa que consiste en tales fibras alineadas también se denomina capa unidireccional. En una realización preferida, la parte de conexión de pala de turbina eólica comprende una primera, una segunda y una capa circunferencial, cada una de las cuales consiste en fibras de refuerzo unidireccionales. Las fibras de refuerzo alineadas pueden alinearse con la dirección longitudinal de la parte de pala de rotor de turbina eólica en la que está integrada la parte de pala de rotor de turbina eólica. Esto significa que las fuerzas que actúan sobre un elemento de unión integrado posteriormente en la parte de conexión de la pala del rotor en lugar del marcador de posición pueden transferirse a la parte de pala de rotor de turbina eólica de una manera eficiente. Con este fin, no se requiere una alineación perfecta de las fibras de refuerzo con la dirección longitudinal. Puede ser suficiente si las fibras de refuerzo están sustancialmente alineadas con la dirección longitudinal o si solo una parte de las fibras de refuerzo están sustancialmente alineadas con la dirección longitudinal. Se observa que la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica puede comprender capas adicionales de fibras de refuerzo dispuestas en diferentes direcciones.

[0039] Según un aspecto, el método comprende la siguiente etapa adicional:

[0040] • colocar un elemento de espuma cónico en una cara distal del marcador de posición, en donde el elemento de espuma cónico está incrustado en el material de matriz.

[0041] El elemento de espuma junto con el marcador de posición pueden formar un cuerpo de forma continua que se estrecha en la dirección que se aleja del extremo frontal del marcador de posición. Esto ayuda a disponer las fibras de refuerzo adyacentes a lo largo de líneas sustancialmente rectas, lo que resulta ideal para transferir cargas al material compuesto fibroso. En una realización preferida, el elemento de espuma cónico puede unirse al marcador de posición antes de colocar ambas partes en el molde. Ambas partes juntas se pueden envolver con una capa de fibras de refuerzo. Según la invención, el método comprende la siguiente etapa adicional:

[0042] • retirar el marcador de posición del material compuesto fibroso, de modo que en la posición del marcador de posición, se forme una cavidad.

[0043] Esta etapa puede llevarse a cabo antes o después de retirar la parte de pala de rotor de turbina eólica del molde. En ambos casos, puede ser conveniente retirar el marcador de posición justo antes de sustituirlo por un elemento de unión.

[0044] Según la invención, el método comprende la siguiente etapa adicional:

[0045] • insertar y sujetar un elemento de unión en la cavidad.

[0046] Según un aspecto, el método comprende la siguiente etapa adicional:

[0047] • mecanizado y/o limpieza de la cavidad.

[0048] El elemento de unión es un manguito cilíndrico o cónico, que comprende el manguito un orificio roscado. El marcador de posición tiene una forma que corresponde a la forma exterior del elemento de unión, de modo que el mismo puede colocarse convenientemente dentro de la cavidad formada al retirar el marcador de posición del material compuesto fibroso. Se observa que las etapas adicionales se pueden realizar después de retirar la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica del molde, o mientras la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica aún está dentro del molde. Para fijar el elemento de unión en la cavidad, se aplica un adhesivo a la superficie de la cavidad y/o a la superficie del elemento de unión. Para obtener una unión estable al sujetar con adhesivo el elemento de unión, es importante preparar la cavidad de manera que tenga una superficie limpia y activa. Para ello, es necesario eliminar cualquier resto de la capa exterior, en particular de un agente de liberación. Si se desea, la etapa adicional puede comprender retirar una capa delgada del material compuesto fibroso próxima a la superficie de la cavidad.

[0049] Según un aspecto, la invención se refiere a un método de fabricación de una parte de pala de rotor de turbina eólica según la reivindicación 13.

[0050] La superficie de unión del miembro de carcasa de pala de rotor de turbina eólica está adaptada para conectarse a un buje de rotor de turbina eólica o a otro miembro de carcasa de pala de rotor de turbina eólica de otra sección longitudinal de una pala de rotor de turbina eólica. La superficie de unión de la longarina de pala de rotor de turbina eólica está adaptada para conectarse a un buje de rotor de turbina eólica o a otra longarina de pala de rotor de turbina eólica. La superficie de unión del segmento de longarina de pala de rotor de turbina eólica está adaptada para conectarse a un buje de rotor de turbina eólica o a otro segmento de longarina de pala de rotor de turbina eólica. El miembro de carcasa de pala de rotor de turbina eólica puede ser una media carcasa de pala de rotor que se extiende desde una raíz de pala hacia la punta de la pala, o un segmento longitudinal de dicha media carcasa. El miembro de carcasa de pala de rotor de turbina eólica también puede ser cualquier otro segmento longitudinal de una pala de rotor de turbina eólica. La etapa de integrar la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica en la parte de pala de rotor de turbina eólica se puede llevar a cabo antes o después de retirar el marcador de posición del material compuesto fibroso.

[0051] A continuación, la invención se explica con mayor detalle, basándose en las realizaciones mostradas en los dibujos. La Figura 1 muestra una pala de rotor de turbina eólica según la técnica anterior en una vista esquemática en perspectiva.

[0052] La Figura 2 muestra una sección transversal de una parte de pala de rotor de turbina eólica según la técnica anterior. La Figura 3 muestra una sección de una parte de conexión de una pala de rotor de turbina eólica en un molde, en sección transversal cerca de una raíz de pala.

[0053] La Figura 4 muestra otra sección de una parte de conexión de una pala de rotor de turbina eólica en sección transversal.

[0054] La Figura 5 muestra un marcador de posición de una parte de conexión de una pala de rotor de turbina eólica en una sección longitudinal.

[0055] La Figura 6 muestra otro marcador de posición de una parte de conexión de una pala de rotor de turbina eólica con un elemento de espuma cónico en una sección longitudinal.

[0056] La Figura 7 muestra una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica prefabricada en una vista en perspectiva en tres etapas diferentes del método de la invención.

[0057] La Figura 8 muestra una primera sección longitudinal de una pala de rotor de turbina eólica que comprende una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica.

[0058] La Figura 9 muestra una segunda sección longitudinal de una pala de rotor de turbina eólica que comprende una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica.

[0059] La Figura 10 muestra dos partes de conexión de palas de rotor de turbina eólica conectadas entre sí.

[0060] La Figura 11 muestra dos partes de conexión de pala de rotor de turbina eólica conectadas entre sí e insertadas en una media carcasa de pala de rotor.

[0061] La Figura 12 muestra dos partes de pala de rotor de turbina eólica, cada una de las cuales tiene una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica.

[0062] La pala de rotor de turbina eólica 10 de la Figura 1 tiene una raíz de pala 12 y una punta de pala 14. En la raíz de pala 12, la pala de rotor de turbina eólica 10 tiene una sección transversal circular que, hacia la punta de la pala 14, se transforma en un perfil aerodinámico 76.

[0063] La pala de rotor de turbina eólica 10 está dividida en dos secciones longitudinales, una primera sección longitudinal 16 que comprende la raíz de la pala de rotor 12 y una segunda sección longitudinal 18 que comprende la punta de pala de rotor 14. Ambas secciones longitudinales 16 y 18 están conectadas entre sí en un plano de segmentación 20, que está orientado perpendicularmente a un eje longitudinal 15 de la pala de rotor de turbina eólica 10.

[0064] Cada una de las secciones longitudinales 16, 18 puede comprender dos o más miembros de carcasa de pala de rotor de turbina eólica, en particular una primera mitad de miembro de carcasa que comprende un lado de presión y una segunda mitad de miembro de carcasa que comprende un lado de succión. Estos miembros de media carcasa pueden estar adheridos entre sí a lo largo de un borde delantero 22 y un borde posterior 24 de la pala de rotor de turbina eólica 10.

[0065] Cuando se fabrica la pala de rotor de turbina eólica 10 de la Figura 1, los elementos de unión (no mostrados en la Figura 1) pueden colocarse en la raíz de la pala 12, donde la primera sección longitudinal 16 o sus miembros de media carcasa forman una superficie de unión para conectar la pala de rotor de turbina eólica 10 a un buje de rotor. Los elementos de unión también pueden integrarse en la primera sección longitudinal 16 y/o en la segunda sección longitudinal 18 o en sus correspondientes miembros de media carcasa, donde estos elementos están conectados entre sí con las respectivas superficies de unión en el plano de segmentación 20. Estos elementos de unión, por ejemplo, insertos en forma de manguitos, pueden incrustarse en el laminado mediante infusión o pegarse en los orificios respectivos por medio de un adhesivo.

[0066] La Figura 2 muestra una parte de un laminado de una parte de pala de rotor de turbina eólica según el estado de la técnica (mostrada en sección transversal). Se puede ver una pluralidad de capas 80 de fibras de refuerzo que forman, junto con la resina infundida y curada, un material compuesto fibroso. Se perforan dos orificios 82 en el material compuesto fibroso. De este modo, se destruye la integridad de las fibras de refuerzo en las capas de fibra 80. Los elementos de unión (no mostrados) pueden insertarse y pegarse en los orificios 82.

[0067] Según la invención, una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 está prefabricada y comprende marcadores de posición 34 integrados en el material compuesto fibroso de la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26. La Figura 3 muestra esto con mayor detalle. En este ejemplo específico, la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 forma más adelante una parte de la raíz de la pala 12. Sin embargo, los marcadores de posición 34 pueden usarse de la misma manera en cualquier otra parte de conexión de pala de rotor de una turbina eólica 26.

[0068] La parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 en la Figura 3 se muestra en un molde 28. Cuando se fabrica la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26, como capa inferior (posiblemente colocada sobre capas adicionales no explicadas en detalle, como una capa superficial o unapeel ply(chapa desprendible), etc.) se dispone una primera capa 30 de fibras de refuerzo. En la parte superior de esta primera capa 30, se han dispuesto una serie de perfiles 32 sustancialmente triangulares de un material de núcleo ligero, tal como un material de espuma. También en la parte superior de la primera capa 30 y entre cada dos de estos perfiles 32, se coloca un marcador de posición 34. Cada marcador de posición 34 tiene un núcleo metálico macizo alargado y cilíndrico 38 con una sección transversal circular y comprende una abertura central 36 para sujetar el núcleo 38 a una herramienta de tracción. Los marcadores de posición 34 comprenden una capa exterior formada por un agente de liberación 39 aplicado a una superficie exterior del núcleo alargado 38. Cada uno de los marcadores de posición 34 tiene un extremo frontal orientado hacia el observador. La dirección longitudinal de los marcadores de posición 34 y de los núcleos alargados 38 está dispuesta perpendicular al plano delo dibujo.

[0069] Cada uno de los marcadores de posición 34 está rodeado por una capa circunferencial 40 de fibras de refuerzo, que están sustancialmente alineadas con la dirección longitudinal. Estas capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo se muestran esquemáticamente, llenan el espacio mostrado en blanco entre cada par de marcadores de posición adyacentes 34, entre los perfiles 32 y los marcadores de posición adyacentes 34, y entre la capa 30 y los marcadores de posición 34 colocados encima de la misma, así como en la parte superior de los marcadores de posición 34. Una segunda capa de fibras de refuerzo 41 se coloca en la parte superior de los marcadores de posición 34 que forman una superficie interior 42 de la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26, en donde la superficie interior 42 tiene una forma ondulada.

[0070] La Figura 4 muestra una sección más pequeña de otra parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 mostrada en sección transversal. Se pueden ver como capas inferiores algunas primeras capas 30 de fibras de refuerzo y como capas superiores algunas segundas capas 41 de fibras de refuerzo. En el centro, se puede ver un marcador de posición 34 con un núcleo 38 que tiene una forma cilíndrica con una sección transversal circular. En esta realización, el núcleo está hecho de un material de espuma, que se puede retirar posteriormente mediante perforación o mediante agentes químicos. Como en la Figura 3, la dirección longitudinal del núcleo alargado 38 es perpendicular al plano del dibujo.

[0071] El marcador de posición 34 está envuelto en varias capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo que están alineadas con la dirección longitudinal del núcleo alargado 38.

[0072] Entre los marcadores de posición 38 adyacentes, se coloca material de fibra adicional 50. Entre los marcadores de posición 34 envueltos en las capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo y la primera y segunda capas 30, 41 de las fibras de refuerzo, se colocan cuatro perfiles 32 sustancialmente triangulares de un material de núcleo ligero. Se observa que las primeras capas 30 (capas inferiores) y las segundas capas 41 (capas superiores) de fibras de refuerzo están en contacto con las capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo, y que las capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo están en contacto con el material de fibra adicional 50 dispuesto entre cada par de marcadores de posición adyacentes 34. Esto facilita la incrustación de todos los elementos mencionados en un material de matriz, por ejemplo, aplicando un proceso de infusión al vacío.

[0073] La Figura 5 muestra un marcador de posición 34 en una realización preferida en una sección longitudinal. Tiene un núcleo alargado 38 de metal sólido, que es circular en sección transversal. El núcleo alargado 38 tiene un extremo frontal 52 y un extremo distal 54. En el extremo frontal 52, el núcleo alargado 38 tiene un pequeño collar 56 que apunta hacia fuera. El núcleo alargado 38 tiene un eje longitudinal 58 y una abertura 36 en forma de orificio roscado que comienza en el extremo frontal 52 y se extiende a lo largo del eje longitudinal 58 durante aproximadamente la mitad de la longitud del núcleo alargado 38. A excepción del extremo frontal 52 con su collar 56, el núcleo alargado 38 está rodeado por una capa exterior (opcional) formada por un agente de liberación 39 y una capa exterior de un material de sacrificio 60 que consiste en un material de espuma con celdas cerradas.

[0074] La Figura 6 muestra otro marcador de posición 34 con un núcleo alargado 38, una abertura 36 y un material de sacrificio 60 similar al de la Figura 5. El núcleo alargado 38 de la Figura 6 difiere en que tiene una segunda abertura 62 en su extremo distal 54. En este extremo distal 54, se coloca un elemento de espuma cónico 64, con una extensión en forma de alfiler 66 insertada en la segunda abertura 62 para alinear el elemento de espuma cónico 64 con el marcador de posición 34.

[0075] El marcador de posición 34 y el elemento de espuma cónico 64 están envueltos en varias capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo. Estas fibras de refuerzo están sustancialmente alineadas con el eje longitudinal 58. Cuando estas capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo y el marcador de posición 34 con el elemento de espuma cónico 64 se integran en una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26, las capas circunferenciales 40 de fibras de refuerzo y el elemento de espuma cónico 64 pasarán a ser partes de un material compuesto fibroso en el que se incrusta el marcador de posición 34.

[0076] Se puede sujetar una herramienta de tracción (no se muestra) en la abertura 36 y se puede extraer el núcleo alargado 38 del material compuesto fibroso. Al hacerlo, el material de sacrificio 60 se desgarrará. Permanecerá una cavidad para insertar un elemento de unión.

[0077] La Figura 7 muestra la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 en forma de un bloque de unión prefabricado 68. El bloque de unión prefabricado 68 tiene sustancialmente forma de cuña y tiene una superficie de unión 70. En la parte superior de la Figura 7, cuatro marcadores de posición 34 están incrustados en el material compuesto fibroso del bloque de unión prefabricado 68, con sus extremos frontales 52 dispuestos en la superficie de unión 70.

[0078] En la parte media de la Figura 7, se puede ver que un núcleo alargado 38 de uno de los marcadores de posición 34 se ha extraído del material compuesto fibroso en la dirección de las flechas, es decir, hacia el extremo frontal 52 del marcador de posición 34. Queda una cavidad 72.

[0079] La parte inferior de la Figura 7 muestra la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica prefabricada 26 en forma de un bloque de unión 68 después de haber extraído todos los marcadores de posición 34 y después de que las cavidades 72 se hayan mecanizado y/o limpiado. También se ilustra que un elemento de unión 74, que tiene una forma correspondiente a la forma del marcador de posición 34, se inserta en una de las cavidades 72, donde se sujeta mediante un adhesivo.

[0080] La Figura 8 muestra una primera sección longitudinal 16 de una pala de rotor de turbina eólica 10 que comprende una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26. La primera sección longitudinal 16 está ubicada en el extremo del lado de la raíz de la pala 12. La parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 se inserta en la carcasa cuando se fabrica la primera sección longitudinal 16. Se coloca en el molde entre diferentes capas de material reforzado con fibra y, si corresponde, otras partes prefabricadas. Tras la infusión y el curado de la resina, la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 se convierte en una parte integral de la carcasa de la pala del rotor. La Figura 9 muestra una segunda sección longitudinal 18 de una pala de rotor de turbina eólica 10 que comprende una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26. La segunda sección longitudinal 18 está ubicada en el extremo 14 del lado de la punta de la pala. La integración de la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 se lleva a cabo de la misma manera que para la primera sección longitudinal 16.

[0081] La Figura 10 muestra dos partes de conexión de palas de rotor de turbina eólica 26 conectadas entre sí. Para fabricar una carcasa o media carcasa de una pala de rotor segmentada en una sola pieza que se extienda desde la raíz de la pala 12 hasta la punta de la pala 14, está previsto proporcionar las partes de conexión 26 de la pala de rotor de turbina eólica de manera conectada. Con este fin, las partes de conexión de las palas del rotor de turbina eólica 26 pueden disponerse con sus superficies de unión 70 enfrentadas entre sí, de modo que los respectivos marcadores de posición 34 estén alineados. Entre las dos partes de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 se proporciona un espaciador 71. El separador 71 define el plano de segmentación 20 y está hecho de espuma u otro material plástico adecuado. Las dos partes de conexión de las palas de rotor de turbina eólica 26 están alineadas mediante pernos sin rosca 73, hechos de un material de madera o plástico, que se insertan en las aberturas 36 de los respectivos marcadores de posición 34. Las dos partes de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 están reforzadas mediante conexiones roscadas en los bordes de las partes de conexión 26. Alternativamente, se pueden conectar laminando una o más capas de laminado de fibra de vidrio sobre el área de conexión.

[0083] La Figura 11 muestra dos partes de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 conectadas entre sí e integradas en una media carcasa de pala de rotor cuando se fabrica la media carcasa. Las partes de conexión 26 se han convertido en una parte integral de la media carcasa de la pala del rotor 10. El separador 71 define el plano de segmentación 20 a lo largo del cual se divide la pala 10 del rotor de turbina eólica después de fabricar y ensamblar ambas medias carcasas. La pala del rotor 10 se puede dividir serrando o mediante otro método adecuado.

[0085] La Figura 12 muestra las dos secciones de pala de rotor de turbina eólica 16, 18 que tienen partes de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 después de dividir la pala de rotor de turbina eólica 10 a lo largo de la línea de segmentación 20.

[0087] Se observa que las etapas explicadas con referencia a las Figuras 8 a 12 pueden llevarse a cabo para palas de rotor de turbina eólica divididas en más de dos secciones longitudinales de la misma manera. Las etapas también se pueden llevar a cabo independientemente de las formas específicas de la pala del rotor de turbina eólica 10 y de las partes de conexión de pala de rotor de turbina eólica 26 que se muestran en estas figuras.

[0088] Lista de números de referencia

[0089] 10 pala de rotor de turbina eólica

[0090] 12 raíz de pala

[0091] 14 punta de pala

[0092] 15 eje longitudinal

[0093] 16 primera sección longitudinal

[0094] 18 segunda sección longitudinal

[0095] 20 plano de segmentación

[0096] 22 borde anterior

[0097] 24 borde posterior

[0098] 26 parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica

[0099] 28 molde

[0100] 30 primera capa de fibras de refuerzo

[0101] 32 perfil

[0102] 34 marcador de posición

[0103] 36 abertura

[0104] 38 núcleo alargado

[0105] 39 agente desmoldante

[0106] 40 capa circunferencial de fibras de refuerzo

[0107] 41 segunda capa de fibras de refuerzo

[0108] 42 superficie interior

[0109] 50 material de fibra

[0110] 52 extremo frontal

[0111] 54 extremo distal

[0112] 56 cuello

[0113] 58 eje longitudinal

[0114] 60 material de sacrificio

[0115] 62 segunda abertura

[0116] 64 elemento de espuma cónico

[0117] 66 extensión en forma de pines

[0118] 68 bloque de unión prefabricado

[0119] 70 superficie de unión

[0120] 71 espaciador

[0121] 72 cavidad

[0122] 73 perno sin rosca

[0123] 74 elemento de unión

[0124] 76 perfil aerodinámico

[0125] 80 capa de fibras de refuerzo

[0126] 82 orificios

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un método de fabricación de una parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica (26) que tiene una superficie de unión (70), el método comprende las siguientes etapas:

• proporcionar un molde (28),

• colocar una primera capa (30) de fibras de refuerzo en el molde (28),

• proporcionar un marcador de posición (34) que comprende un extremo frontal (52) y una dirección longitudinal (58),

• colocar el marcador de posición (34) en el molde (28) encima de la primera capa (30) de fibras de refuerzo de modo que el extremo frontal (52) esté dispuesto en la superficie de unión (70),

• incrustar la primera capa (30) de fibras de refuerzo y el marcador de posición (34) en un material de matriz,

• curar el material de matriz, de modo que el marcador de posición (34) quede incrustado en un material compuesto fibroso,

• retirar la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica (26) del molde (28), • retirar el marcador de posición (34) del material compuesto fibroso, de modo que en la posición del marcador de posición (34), se forme una cavidad (72),caracterizada porlas siguientes etapas:

• insertar y sujetar con adhesivo un elemento de unión (74) en la cavidad (72), en donde el elemento de unión es un manguito con un orificio roscado.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el marcador de posición (34) comprende un núcleo alargado (38) y una capa exterior, en donde la capa exterior está adaptada de manera que el núcleo (38) pueda extraerse del material compuesto fibroso.

3. El método de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el marcador de posición (34) comprende un extremo distal (54) alejado del extremo frontal (52), y el material compuesto fibroso cubre el extremo distal (54).

4. El método de la reivindicación 2 o 3, en donde la capa exterior comprende un agente de liberación (39).

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la capa exterior comprende un material de sacrificio (60), en particular un material de espuma que tiene celdas cerradas.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el núcleo (38) es un núcleo de metal sólido, en particular un núcleo de aluminio sólido.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en donde el núcleo (38) comprende en el extremo frontal (52) una abertura (36) para sujetar una herramienta de tracción al núcleo (38).

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, el método comprende la siguiente etapa adicional:

• envolver el marcador de posición (34) en una capa circunferencial (40) de fibras de refuerzo.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende la siguiente etapa adicional:

• colocar una segunda capa (41) de fibras de refuerzo en el molde (28) encima del marcador de posición (34), en donde la segunda capa (41) de fibras de refuerzo está incrustada en el material de matriz.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la primera capa (30) de fibras de refuerzo, la segunda capa (41) de fibras de refuerzo y/o la capa circunferencial (40) de fibras de refuerzo comprenden o consisten en fibras de refuerzo sustancialmente alineadas con la dirección longitudinal del marcador de posición (34).

11. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende la siguiente etapa adicional:

• colocar un elemento de espuma cónico (64) en una cara distal del marcador de posición (34), en donde el elemento de espuma cónico (64) está incrustado en el material de la matriz.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 comprendiendo la siguiente etapa adicional:

• mecanizado y/o limpieza de la cavidad (72).

13. El método de cualquiera de las etapas 1 a 12, en donde el método se usa para fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica y comprende la siguiente etapa adicional:

• integrar la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica (26) en una parte de pala de rotor de turbina eólica, en donde la parte de pala de rotor de turbina eólica es (i) un miembro de carcasa de pala de rotor de turbina eólica que comprende una superficie aerodinámica y una superficie de conexión, en donde la superficie de unión (70) forma al menos una parte de la superficie de conexión, o (ii) una longarina o segmento de longarina de pala de rotor de turbina eólica que comprende una superficie de conexión, en donde la superficie de unión (70) forma al menos una parte de la superficie de conexión.

14. El método de la reivindicación 13, en donde la etapa de integrar la parte de conexión de pala de rotor de turbina eólica (26) en la parte de pala de rotor de turbina eólica se lleva a cabo antes de la etapa de retirar el marcador de posición (34) del material compuesto fibroso.